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1. 引 言 TRT為高爐煤氣余壓能量回收透平發(fā)電裝置的簡(jiǎn)稱(chēng)（Blast-Furnace Top pressure Recovery Turbine Unit），它是利用高爐出口煤氣中所蘊含的壓力能和熱能，使透平膨脹機作功，驅動(dòng)發(fā)電機發(fā)電的一種能量回收裝置。從而達到節能、降噪、環(huán)保的目的，具有很好的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益，是目前現代國際、國內鋼鐵企業(yè)公認的節能環(huán)保裝置。 TRT自動(dòng)控制系統分為主煤氣系統、潤滑油系統、電液伺服控制系統（動(dòng)力油系統）、透平機軸運動(dòng)檢測系統、氮氣密封系統和水系統等6個(gè)系統。 2. 電液伺服控制技術(shù)概述 電液伺服控制技術(shù)作為連接現代微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和液壓技術(shù)的橋梁，已經(jīng)成為現代控制技術(shù)的重要構成。由于它具有線(xiàn)性好、死區小、靈敏度高，動(dòng)態(tài)性能好、響應快、精度高等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應用。本文針對這一問(wèn)題，利用電液伺服控制技術(shù)和計算機技術(shù)，設計了一套適用在TRT自控系統中的電液伺服控制系統。 3. 電液伺服控制系統的組成、作用及工作原理 3.1電液伺服控制系統的構成 電液伺服控制系統由液控單元、伺服油缸、動(dòng)力油占三大部分組成。液控單元包括調速閥控制單元和透平靜葉控單元，每一單元均由電液伺服閥、點(diǎn)動(dòng)用電磁閥、快關(guān)用電磁閥、油路塊及底座等組成。伺服油缸為雙活塞桿結構，摩擦力很小，密封性能良好。動(dòng)力油站由油箱、變量油泵、濾油器、冷卻器、管道閥門(mén)、檢測儀表等組成。 3.2電液伺服控制系統的作用 電液伺服控制系統，在TRT裝置中，屬于幾個(gè)主要系統之一。根據主控室的指令，來(lái)實(shí)現TRT的開(kāi)、停、轉速控制、爐頂壓力以及過(guò)程檢測等系統控制。要實(shí)現以上系統的功能控制，最終將要反映在控制透平機的轉速上。要控制透平機的轉速，就要控制調速閥或透平靜葉的開(kāi)度。而控制靜葉或調速閥開(kāi)度的手段就是電液伺服控制系統�？刂葡到y的精度、誤差，直接影響著(zhù)TRT系統各階段過(guò)程的控制。由此可見(jiàn)，該系統在TRT 中的地位和作用是十分重要的。 3.3電液伺服控制系統的工作原理 由自控系統發(fā)出的指令信號，在伺服控制器中與油缸的實(shí)際位置信號相比較，成為誤差的信號放大后，送入電液伺服閥。伺服閥按一定的比例將電流信號轉變成液壓油量量推動(dòng)油缸運動(dòng)。由位置傳感器發(fā)出的反饋信號不斷改變，直至于指令信號相等時(shí)，油缸停止運動(dòng)。油缸停在指定的位置上，使透平靜葉穩定在一定的開(kāi)度上。 油缸的直線(xiàn)運動(dòng)、 通過(guò)一套曲柄轉變成閥板（靜葉）的旋轉運動(dòng)，改變閥板或靜葉的工作開(kāi)度。隨著(zhù)系統信號的不斷變化，透平靜葉的開(kāi)度也將不斷改變，并通過(guò)靜葉開(kāi)度的變化，達到控制轉數，控制煤氣流量、控制透平出力大小的目的。 3.4電液伺服控制系統中的主要控制設備 TRT最重要的控制設備是透平機靜葉和快開(kāi)旁通閥。它們都是液壓伺服驅動(dòng)的閉環(huán)系統。主要控制設備包括伺服控制器、伺服閥、LVDT反饋位置傳感器、油動(dòng)機、電磁閥。通過(guò)對電磁閥的得失電控制可以實(shí)現閥門(mén)和靜葉的快速開(kāi)關(guān)。 ⑴伺服控制器：伺服控制器（選用型號為ESA-3E）主要適用于軸流壓縮機靜葉角度控制、TRT壓差發(fā)電、位置控制以及其它相關(guān)的電液執行機構的伺服控制。該控制器中有兩塊線(xiàn)路板: PARKER控制板是對控制指令信號和傳感器反饋信號進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)比例、積分運算及功率放大后，送出相應的電流信號，用于驅動(dòng)伺服閥; 信號調理板是用于對反饋信號進(jìn)行調理，正反作用的轉換，并提供指令信號丟失和反饋信號丟失兩項報警功能及4～20mA位置指示信號。 ⑵伺服閥：在伺服閥的控制下，伺服閥會(huì )將伺服控制器輸出的4～20mA信號轉換成液壓油流量推動(dòng)伺服油缸運動(dòng)，由位置傳感器發(fā)出的反饋信號不斷改變，直至與調節信號相等時(shí)，伺服閥輸出的液壓油流量信號為0，伺服油缸不再運動(dòng)，從而帶動(dòng)透平機靜葉、快開(kāi)旁通閥達到預期位置，實(shí)現位置調節的目的。 ⑶液壓鎖：是一種液控方向閥，其主要作用是用來(lái)向作動(dòng)筒提供系統在斷電、掉壓時(shí)的保護。 ⑷位置傳感器：位置傳感器（角位移傳感器或線(xiàn)位移傳感器）用來(lái)測量實(shí)際位置信號，并將其轉換成對應的電流信號（4～20mA）或電壓信號（-3V～3V）送至ESA-3E伺服控制器作為反饋信號。同時(shí)控制器還接收來(lái)自主控室位置指令信號調節器的4～20mA指令信號。 4. 電液伺服控制系統的功能應用 電液伺服控制系統中的功能主要是應用在對透平機的轉速控制，而轉速控制中的主要對象就是靜葉，利用控制靜葉的開(kāi)度來(lái)控制透平機的轉速，從而 達到對高爐頂壓平穩控制的目的。應用在電液伺服控制系統中的轉速控制大致可分為三個(gè)過(guò)程： 4.1 升速過(guò)程： 系統啟動(dòng)條件全部具備并且機組無(wú)重故障信號，得到電氣的“電氣同意啟動(dòng)”信號和高爐主控室的“允許TRT啟動(dòng)”信號后，確認高爐減壓閥組在自動(dòng)控制下并且高爐頂壓和煤氣溫度穩定在工藝范圍內，機組具備升速條件。 4.2轉速過(guò)程： 分自動(dòng)控制和手動(dòng)控制兩種方式，控制對象為靜葉。 ①自動(dòng)升速：自動(dòng)升速的控制過(guò)程是一個(gè)轉速PID調節器的設定值隨時(shí)間不段增大的過(guò)程。這個(gè)過(guò)程的實(shí)現是通過(guò)互為反函數的靜葉控制時(shí)間曲線(xiàn)和轉速設定升速曲線(xiàn)來(lái)實(shí)現的。當頂壓的測量值和設定值的偏差超過(guò)2Kpa的時(shí)候，轉速不允許上升。靜葉控制時(shí)間曲線(xiàn)是轉速設定值與靜葉控制時(shí)間的折線(xiàn)函數，與升速曲線(xiàn)互為反函數。根據當前的轉速設定值計算出一定的靜葉控制時(shí)間，然后根據該靜葉控制時(shí)間和升速曲線(xiàn)，得到下一個(gè)轉速設定值。如此循環(huán)，實(shí)現轉速設定值的不斷增加。 ②手動(dòng)升速：手動(dòng)方式運行時(shí)，給系統發(fā)出手動(dòng)升速的指令，通過(guò)系統畫(huà)面上手動(dòng)調節入口液動(dòng)閥和調節靜葉的開(kāi)度來(lái)控制轉速。 4.3 自動(dòng)準同期過(guò)程： 當自動(dòng)準同期裝置投入的時(shí)候，在并網(wǎng)過(guò)程中，通過(guò)對轉速的微調實(shí)現自動(dòng)并網(wǎng)。當轉速升到2850rpm的時(shí)候，PLC發(fā)出自動(dòng)準同期投入信號。只有轉速控制在自動(dòng)方式的時(shí)候，自動(dòng)準同期對轉速的調節才會(huì )起作用。當給系統中發(fā)出升速指令后，自動(dòng)準同期裝置以±5rpm進(jìn)行升/降速控制；當沒(méi)有系統中發(fā)出升速指令時(shí)，自動(dòng)準同期以±1rpm進(jìn)行升/降速控制。 5．結束語(yǔ) 將電液伺服控制技術(shù)廣泛地應用在TRT控制系統中，充分突出了其線(xiàn)性好、死區小、靈敏度高、動(dòng)態(tài)性能好、響應快等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)。TRT設備在正常運轉中可以回收約占高爐鼓風(fēng)機所需30%左右的能量，它不需要燃料,不改變高爐煤氣的品質(zhì),而且還在不影響原有煤氣用戶(hù)正常使用的同時(shí)凈化了煤氣,改善了爐頂的壓力控制,為鋼鐵企業(yè)創(chuàng )造了可觀(guān)的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。 |
